二泉映月去太空了嗎？ 第一顆探月衛(wèi)星昌 《二泉映月》》就是其中之一。屆時(shí)，世界各地的人們都將能夠通過收音機(jī)、電視機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)，從太空中聽到的天籟之音。物理學(xué)家未來將如何使用“軸子收音機(jī)”來“收聽”暗物質(zhì)

二泉映月去太空了嗎？

第一顆探月衛(wèi)星昌 《二泉映月》》就是其中之一。屆時(shí)，世界各地的人們都將能夠通過收音機(jī)、電視機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)，從太空中聽到的天籟之音。

物理學(xué)家未來將如何使用“軸子收音機(jī)”來“收聽”暗物質(zhì)信號(hào)？

人們認(rèn)為暗物質(zhì)就在我們周圍(如果它存在的話)，但它是不可見的這一事實(shí)使它很難被發(fā)現(xiàn)。斯德哥爾摩大學(xué)的研究人員沒有試圖去觀察它，而是設(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)驗(yàn)來 "聽 "使用所謂的 "紡錘收音機(jī) "。

宇宙中85%以上的物質(zhì)是未知的，只能通過與常規(guī)物質(zhì)的引力相互作用才能知道。這種神秘的東西叫做暗物質(zhì)，雖然沒有被直接發(fā)現(xiàn)，但也不缺乏嘗試。多年來，科學(xué)家們進(jìn)行了許多不同的實(shí)驗(yàn)，試圖從各種擬議的暗物質(zhì)粒子中提取信號(hào)。

近年來，哈迪斯粒子探測(cè)器已經(jīng)排除了 "暗光子 "，而LUX和XENON1T也已經(jīng)消滅了某些類型的弱相互作用大質(zhì)量粒子(WIMP)。

然而，一種可能的解釋是一種假想的基本粒子，稱為軸子。人們認(rèn)為軸子不會(huì)是離散的粒子，而是像波一樣在整個(gè)空間流動(dòng)，很少與正常物質(zhì)相互作用。特別是，軸子被認(rèn)為與電和磁有微弱的(但可檢測(cè)的)相互作用，這可能是它們最終顯示自己的。

斯德哥爾摩的研究人員設(shè)計(jì)了一個(gè)新的實(shí)驗(yàn)來傾聽這種互動(dòng)。探測(cè)器將由一個(gè)充滿冷等離子體的小室組成，小室內(nèi)的電線比頭發(fā)絲還細(xì)。這將被一個(gè)強(qiáng)大的磁鐵包裹著。

這個(gè)想法是，在這個(gè)磁場(chǎng)中，任何經(jīng)過的軸子都會(huì)產(chǎn)生一個(gè)小電場(chǎng)。反過來，這將驅(qū)動(dòng)等離子體中的振蕩，然后可以檢測(cè)到軸子本身的證據(jù)。通過將這些導(dǎo)線放在一起或分開，該設(shè)備可以像收音機(jī)一樣調(diào)諧，以找到正確的軸向頻率。

這項(xiàng)研究的作者馬修·勞森說:"沒有冷等離子體，軸子就不能有效地轉(zhuǎn)化為光。等離子體扮演著雙重角色，它不僅創(chuàng)造了一個(gè)允許高效轉(zhuǎn)換的環(huán)境，還提供了一個(gè)共振等離子體來收集轉(zhuǎn)換的暗物質(zhì)的能量。 "

這個(gè)設(shè)計(jì)不同于以往尋找軸線的嘗試。幾年前，nEDM實(shí)驗(yàn)檢查了在沒有干擾的高度受控環(huán)境中的中子是否會(huì)隨著時(shí)間改變它們的自旋。如果是這樣，這可能是找到軸子的證據(jù)。另一個(gè)名為ABRACADABRA的實(shí)驗(yàn)使用了環(huán)形磁鐵。從技術(shù)上來說，中心應(yīng)該沒有磁場(chǎng)——然而，如果到處都是軸子，它們可能會(huì)在這個(gè)區(qū)域產(chǎn)生磁場(chǎng)。

這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)都沒有達(dá)到預(yù)期的效果。但不一定排除無效結(jié)果。軸子的存在——這可能意味著軸子的質(zhì)量可能很小或者相互作用很弱。新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)在于，冷等離子體會(huì)放大任何潛在的信號(hào)，因此可以檢測(cè)到這些微弱的相互作用。研究人員表示，他們的系統(tǒng)也可以相對(duì)容易地?cái)U(kuò)展。

這項(xiàng)研究的作者·米勒說:"這是一種全新的尋找暗物質(zhì)的方法，將幫助我們?cè)谕耆撮_發(fā)的區(qū)域找到最強(qiáng)的暗物質(zhì)候選者之一。建立可調(diào)諧等離子體將使我們能夠進(jìn)行比傳統(tǒng)技術(shù)更大的實(shí)驗(yàn)，從而在高頻下產(chǎn)生更強(qiáng)的信號(hào)。 "

雖然該設(shè)計(jì)目前仍是理論性的，但基于這一想法，這一概念已在實(shí)際實(shí)驗(yàn)中得到發(fā)展。

這項(xiàng)研究發(fā)表在《《物理評(píng)論快報(bào)》》上。